RNA 분자에 존재하는 화학적 변형을 사용하여 뇌암 진단 및 치료 (EPIGLIO)

미만성 신경교종은 중추신경계의 가장 흔한 종양 중 하나로 이환율과 사망률이 높으며 치료 가능성이 매우 제한적입니다. 미만성 신경교종은 진단 시 연령, 조직학적 및 분자적 특징, 분류, 더 높은 등급으로 진행 및/또는 뇌에 전파되는 능력, 치료에 대한 반응 및 환자 결과 측면에서 큰 다양성을 특징으로 합니다. 미만성 신경교종 관리의 주요 과제 중 하나는 동일한 종양 하위 그룹 내에서 종양 행동의 이질성과 관련이 있습니다. 최근 수십 년 동안 종양 특성화 및 분류를 개선하기 위한 노력이 이루어졌지만 분자 표지(예: IDH(Isocitrate DeHydrogenase) 돌연변이), 개인 수준에서 치료 반응과 환자 결과를 예측하는 것은 여전히 ​​어렵습니다. 그러나 정확한 종양 분류는 맞춤형 치료법을 선택하거나 불필요한 치료를 피하는 데 있어 가장 중요합니다. 현재 신경교종을 검출하는 주요 진단 방법은 조직병리학적 특징, 돌연변이 검출 또는 염색체 복제수 변이를 기반으로 합니다.

그러나 소규모 생검에서 얻은 종양에 대한 종양 이질성과 샘플링 편향으로 인해 특히 종양 분류에 어려움이 남아 있습니다. 특히, 2등급("저등급") 및 3등급("고등급") 신경교종은 쉽게 구별할 수 없는데, 이는 종양 내 종양 등급 이질성이 광범위한 수술적 절제술을 받은 환자에서 드물지 않기 때문입니다. 신경교종이 제기하는 또 다른 과제는 현재 주로 반복적인 뇌 MRI 스캔에 의존하는 질병 진행의 종단적 모니터링이며, 이 환경에서는 새로운 종양 샘플을 얻는 것이 어렵기 때문에 종양 자체로 돌아갈 수 없습니다. 영상 변화가 발생하기 전에 혈장의 종양 변화를 감지하는 새로운 도구가 유용할 것입니다. 그러나 순환 마커는 다른 암 유형(예: 순환 유리 DNA 및 순환 종양 세포)은 신경교종의 민감도 부족으로 인해 방해를 받습니다.

신경교종에서 여러 가지 유전적, 후생적, 대사적 및 면역학적 프로필이 확립되어 이러한 종양의 생물학적 특성에 대한 지식이 상당히 확장되고 잠재적인 치료법을 식별하는 데 도움이 됩니다. 최근 RNA의 세계는 특히 RNA의 화학적 변형(후성전사학)의 (재)발견 이후 암 치료를 위한 탐구의 유망한 분야로 부상했습니다. 현재까지 다양한 RNA 분자에 대해 150가지 이상의 전사 후 변형 유형이 보고되었습니다. 이 화학적 흔적의 복합체는 안정성, 접합, 저장, 번역 등 RNA의 전사 후 운명을 지배하는 새롭고 보이지 않는 코드를 구현합니다. 중요한 것은 RNA 후생유전학이 건강한 조직뿐만 아니라 암과 같은 다른 병리학에서도 유전자 발현 조절의 새로운 층으로 등장했다는 것입니다.

화학적 마커는 암의 진화 및 적응뿐만 아니라 기존 치료법에 대한 반응과도 연관되어 있습니다. 이러한 관찰에 기초하여, (1) RNA 후생유전학적 지형은 암 진행과 함께 진화하여 진단, 예후 및 치료 반응 예측 목적으로 활용될 수 있는 "화학적 특징"을 확립합니다. (2) 몇몇 화학적 표시는 단순한 "일시적" 변경이 아니라 종양 형성 과정의 "추진적" 변경입니다. (3) 변형되지 않은 뉴클레오시드와 달리 변형된 뉴클레오시드는 혈액에서 순환한 후 소변의 대사 최종 산물로 우선적으로 배설됩니다. 결과적으로 암 조직의 변형된 RNA 마커는 소변과 혈액에서 검출될 수 있으며 진단 목적으로 활용될 수 있습니다. 최근 발표된 독창적인 접근 방식은 질량 분석법을 통한 RNA 표시의 다중 분석과 생물정보학 및 기계 학습을 결합합니다. 기존 환자 집단(2등급, 3등급, 4등급 신경교종 59명, 비암성 대조 샘플 19개)에서 추출한 총 RNA 샘플을 사용하여 놀라운 효율성과 정확성으로 신경교종 등급을 예측할 수 있는 최초의 "화학적 특징"이 확립되었습니다.

교모세포종(GBM)에서 가장 상향 조절된 마커인 N6, 2'-O-디메틸아데노신(m6Am)은 대장암 공격성의 동인입니다. 메신저 RiboNucleic Acid(mRNA)의 5' 말단에 위치한 m6Am은 mRNA 안정성과 번역 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 화학적 태그는 CAPAM(PCIF1/CAPAM) 메틸트랜스퍼라제(작성기)라고도 알려진 인산화 카르복실 말단 도메인 상호작용 인자 1(PCIF1)에 의해 침착되고 지방량 및 비만 관련 단백질(FTO) 데메틸라제(지우개)에 의해 제거됩니다. FTO는 m6Am 축적과 일치하여 대장암 줄기세포(CSC)에서 하향 조절됩니다. 높은 수준의 m6Am은 전사체에 큰 변화 없이 생체 내 종양 개시 및 화학저항성과 같은 CSC 특성을 크게 향상시킵니다. 이러한 공격적인 표현형은 PCIF1을 억제함으로써 역전될 수 있으며, 이는 후성유전적 RNA 효과기를 표적으로 삼는 가능성을 입증합니다. 환자 유래 신경교종 세포주에 대한 예비 데이터는 FTO의 하향 조절이 GBM 줄기 세포의 현탁 배양에서 구형 형성 능력을 촉진하는 신경교종에서도 유사한 메커니즘을 제시합니다.

(3) 대장암 코호트의 혈장 샘플을 분석한 후 유리한 결과를 얻은 혈장 샘플에서 RNA 마커를 검출하는 방법이 확립되었습니다. 2등급 신경교종 환자와 건강한 기증자의 혈장 샘플을 분석하여 예비 데이터를 얻는 데 동일한 프로세스가 사용되었습니다. 이번 실험을 통해 혈액 내 순환하는 20가지 뉴클레오시드를 검출하고 정량화할 수 있는 가능성을 확인했다. 일부 순환 뉴클레오사이드에 대해 건강한 기증자와 신경교종 환자 샘플 사이에 상당한 변화가 입증되었습니다. 일부는 상향 조정되었습니다(예: n6,2'-O-디메틸아데노신(m6Am), 1-메틸구아노신(m1G)), 다른 것들은 하향 조절되었습니다(예: 아데노신(A), 5-메톡시카르보닐메틸-2-티오우리딘(mcm5s2U)). 중요한 것은 검출된 모든 태그가 붙은 RNA가 변경된 것은 아니라는 점입니다(예: N1-메틸아데노신(m1A); 5-메틸시토신(m5C)). 더 큰 집단에 의해 확인된다면, 이러한 변화는 조기 질병 발견을 위한 후성전사학 기반 순환 시그니처를 구성할 수 있습니다. 이 예비 경험은 m6Am에 대한 관심을 강화합니다.

마지막으로, 건강한 기증자 피험자와 비교하여 동일한 환자의 혈청에서 변화가 관찰되었지만 다른 뉴클레오시드에서는 변화가 관찰되었습니다. 이는 신경교종 진단을 위해 혈액 내 순환 표지를 연구하는 것의 중요성을 강조합니다.